一種rfid遠距離讀卡系統及其方法
2023-10-22 02:42:57
專利名稱：一種rfid遠距離讀卡系統及其方法
一種RFID遠距離讀卡系統及其方法
技術領域：
本發明屬於信息技術領域，具體是指一種RFID遠距離讀卡系統及其方法，主要應 用於物流、監控及考勤的領域。
背景技術：
無線射頻身份識別系統(簡稱RDID)採用射頻訊號以無線方式傳送數位資料，因 此，識別卡不必與讀卡機接觸就能讀寫數位資料，這種非接觸式射頻身份識別卡與讀卡機 之間也無方向性要求，且卡片可置於口袋、皮包內，不必取出就能直接識別。目前普遍使用的是無源RFID讀卡。無源RFID卡採用感應耦合，低頻RFID技術， 目前大量使用頻率為1351ΛΖ以下，通訊距離一般小於1米，被讀卡片不需要電池供電。該 技術特點是讀卡距離短，RFID讀卡器和RFID卡片的通訊距離近，被讀卡片必須靠近讀卡器 才能被閱讀，比如日常上下班刷卡考勤和中小學上學放學刷卡考勤等等的方面的應用，如 果人比較多必須一個一個排隊，效率比較低。
發明內容本發明所要解決的技術問題之一在於提供一種低功耗、防衝突的RFID遠距離讀 卡系統。本發明所要解決的技術問題之二在於提供一種低功耗、防衝突的RFID遠距離讀 卡方法。本發明採用以下技術方案解決上述技術問題之一—種RFID遠距離讀卡系統，包括數據採集器、讀卡器、射頻卡；所述數據採集器，採用ARM處理器，通過RS485通訊接口連接所述讀卡器，對所述 讀卡器發送相關的命令操作和對讀到的數據進行分析和處理，還對所述射頻卡的信息進行 設置，用於管理所述射頻卡；所述讀卡器，包括單片機和射頻電路；所述射頻電路設置多個信道，用於讀取所述 射頻卡的數據和發送數據給射頻卡；所述射頻卡，採用有源RFID卡，具有可充電的後備電池，運行通訊協議，發送數據 給所述讀卡器，還接收所述讀卡器發送來的命令和數據；具有載波檢測功能和信道評估功 能，射頻卡利用載波檢測，用來判斷射頻卡是否進入讀卡區和發送數據之前檢測信道是否空閒。所述射頻卡內還設置有低壓報警裝置。上述RFID遠距離讀卡系統的讀卡方法，包括如下步驟步驟一射頻卡初始化，大部分時間處於休眠狀態，定時換醒檢測載波；步驟二 射頻卡被定時換醒檢測載波，判斷是否檢測到載波，是，則轉入步驟三，否 則，繼續檢測；步驟三射頻卡進入讀卡區域；
步驟四是否收到讀卡器的查詢，是，則轉入步驟五，否則進入等待查詢。步驟五先判斷該信道是否有其它的射頻卡正在響應讀卡器，如果信道空閒，立即 發送回複數據給讀卡器等待讀卡器應答信號；否則選擇進入下一周期等待查詢；步驟六等收到讀卡器應答信號時，射頻卡進入靜默節能狀態，等離開讀卡區時射 頻卡再進入常規的休眠定時喚醒狀態。進一步地，所述步驟五中如果判斷信道不空閒，還可以等待信道空閒再發送。進一步地，所述步驟六中，射頻卡還可以根據協議選擇是否進入靜默狀態，然後根 據協議延時多長時間再進入常規的休眠定時喚醒狀態。本發明的優點在於採用有源的遠距離射頻卡，實現低功耗和防碰撞衝突功能，該 設備可以彌補無源讀卡器近距離讀卡的局限性，同時解決了由於遠距離讀卡存在的讀卡射 頻數據的碰撞防衝突問題和有源RFID卡片的低功耗的問題。讀卡距離遠，可以不靠近讀卡 器就可以讀到RFID卡片上的數據，對於物流方面數據的讀取和考勤等等方面應用，讀卡的 效率大大提高，對讀卡空間的要求降低很多。
下面參照附圖結合實施例對本發明作進一步的描述。圖1是本發明系統框圖。圖2是本發明中數據採集器與讀卡器硬體結構框圖。圖3是本發明中射頻卡硬體結構框圖。圖4是本發明中讀卡器工作流程圖。圖5是本發明中射頻卡工作流程圖。
具體實施方式一種RFID遠距離讀卡系統，請參閱圖1所示，包括射頻卡、讀卡器、數據採集器。讀 卡器可以設置多個，射頻卡按需要可以是多張。請同時參閱圖2和圖3所示，分別是本發明中數據採集器與讀卡器硬體結構框圖 與射頻卡硬體結構框圖。數據採集器，採用ARM處理器，通過RS485通訊接口連接讀卡器，對讀卡器發送相 關的命令操作和對讀到的數據進行分析和處理，還對射頻卡的信息進行設置，用於管理射 頻卡。運行通訊協議，發送和接收命令幀，數據幀，管理幀，對讀卡器和射頻卡進行管理和數 據處理分析。可以通過發送命令，設定讀卡器的休眠和工作的佔空比；也可以通過發送命令 使射頻卡進行相應的休眠時間長短的設置，這樣可以起到射頻卡的節能作用；同時還可以 發送命令如果讀卡成功，射頻卡收到應答信號後可以選擇進入靜默的節能狀態，然後根據 協議延時多長時間再進入常規的休眠定時喚醒狀態，這樣可以防止多張卡片同時發送數據 給讀卡器而產生的數據衝突碰撞，導致數據出錯，反覆重新讀卡，讀卡效率低。讀卡器，包括單片機和射頻電路，發送數據給射頻卡，接收射頻卡發送的數據，同 時對射頻卡進行應答；該射頻電路可以設置其它的信道，用於讀取射頻卡的數據和發送數 據給射頻卡。運行通訊協議，發送和接收命令幀，數據幀，管理幀。可以把數據採集器發送 的指令和數據發送給射頻卡，可以通過該射頻電路接收射頻卡發送來的數據，讀卡成功後可以發送應答數據給射頻卡。讀卡器可以設置多個的信道，這樣射頻卡可以平均分配在不 同的信道，可以防止由於多張卡片佔用同一信道而產生的數據碰撞衝突，有效的減低了數 據衝突引起的讀卡效率低。射頻卡，採用有源RFID卡，具有可充電的後備電池，包括單片機和射頻電路；所 述射頻電路有載波檢測功能和信道評估功能，射頻卡利用載波檢測，用來判斷射頻卡是否 進入讀卡區和發送數據之前檢測信道是否空閒。運行通訊協議，發送數據給讀卡器，還接 收讀卡器發送來的命令和數據。採用散射耦合、高頻RFID技術，使用頻段315Mhz/433Mhz 或915Mhz。射頻卡帶有RTC功能，可以根據協議，分時段進行工作，可以進一步節能。有源 RFID卡片可以採用可充電的後備電池，使有源RFID卡片用幾年後經過充電還可以繼續使 用，有源RFID卡片帶有低壓報警功能，如果檢測到低壓，可以把電池的電壓發送到數據採 集器，或者卡片上有低壓指示燈閃爍，並通知該卡片要進行充電。平時射頻卡大部分時間處 於休眠狀態，定時換醒檢測載波，如果發現載波，先判斷該信道是否有其它的卡片正在響應 讀卡器，如果信道空閒，立即發送數據給讀卡器，否則可以根據協議選擇進入下一周期等待 查詢。具體的讀卡方法包括如下步驟，同時可參閱圖4和圖5，分別是讀卡器工作流程圖 和射頻卡工作流程圖。步驟一射頻卡初始化，大部分時間處於休眠狀態，定時換醒檢測載波；步驟二 射頻卡被定時換醒檢測載波，判斷是否檢測到載波，是，則轉入步驟三，否 則，繼續檢測；步驟三射頻卡進入讀卡區域；步驟四是否收到讀卡器的查詢，是，則轉入步驟五，否則進入等待查詢。步驟五先判斷該信道是否有其它的射頻卡正在響應讀卡器，如果信道空閒，立即 發送回複數據給讀卡器等待讀卡器應答信號，或者還可以等待信道空閒再發送；否則選擇 進入下一周期等待查詢；步驟六等收到讀卡器應答信號時，射頻卡進入靜默節能狀態，等離開讀卡區時射 頻卡再進入常規的休眠定時喚醒狀態；射頻卡還可以根據協議選擇是否進入靜默狀態，然 後根據協議延時多長時間再進入常規的休眠定時喚醒狀態。本發明採用有源的遠距離射頻卡，實現低功耗和防碰撞衝突功能，該設備可以彌 補無源讀卡器近距離讀卡的局限性，同時解決了由於遠距離讀卡存在的讀卡射頻數據的碰 撞防衝突問題和有源RFID卡片的低功耗的問題。讀卡距離遠，可以不靠近讀卡器就可以讀 到RFID卡片上的數據，對於物流方面數據的讀取和考勤等等方面應用，讀卡的效率大大提 高，對讀卡空間的要求降低很多。
權利要求
1.一種RFID遠距離讀卡系統，其特徵在於包括數據採集器、讀卡器、射頻卡；所述數據採集器，採用ARM處理器，通過RS485通訊接口連接所述讀卡器，對所述讀 卡器發送相關的命令操作和對讀到的數據進行分析和處理，還對所述射頻卡的信息進行設 置，用於管理所述射頻卡；所述讀卡器，包括單片機和射頻電路；所述射頻電路設置多個信道，用於讀取所述射頻 卡的數據和發送數據給射頻卡；所述射頻卡，採用有源RFID卡，具有可充電的後備電池，運行通訊協議，發送數據給所 述讀卡器，還接收所述讀卡器發送來的命令和數據；具有載波檢測功能和信道評估功能，射 頻卡利用載波檢測，用來判斷射頻卡是否進入讀卡區和發送數據之前檢測信道是否空閒。
2.如權利要求1所述的一種RFID遠距離讀卡系統，其特徵在於所述射頻卡內還設置 有低壓報警裝置。
3.—種如權利要求1或2所述的RFID遠距離讀卡系統的讀卡方法，其特徵在於包括 如下步驟步驟一射頻卡初始化，大部分時間處於休眠狀態，定時換醒檢測載波；步驟二 射頻卡被定時換醒檢測載波，判斷是否檢測到載波，是，則轉入步驟三，否則， 繼續檢測；步驟三射頻卡進入讀卡區域；步驟四是否收到讀卡器的查詢，是，則轉入步驟五，否則進入等待查詢。步驟五先判斷該信道是否有其它的射頻卡正在響應讀卡器，如果信道空閒，立即發送 回複數據給讀卡器等待讀卡器應答信號；否則選擇進入下一周期等待查詢；步驟六等收到讀卡器應答信號時，射頻卡進入靜默節能狀態，等離開讀卡區時射頻卡 再進入常規的休眠定時喚醒狀態。
4.如權利要求3所述的RFID遠距離讀卡系統的讀卡方法，其特徵在於所述步驟五中 如果判斷信道不空閒，等待信道空閒再發送。
5.如權利要求3所述的RFID遠距離讀卡系統的讀卡方法，其特徵在於所述步驟六 中，射頻卡根據協議選擇是否進入靜默狀態，然後根據協議延時多長時間再進入常規的休 眠定時喚醒狀態。
全文摘要
一種RFID遠距離讀卡系統及其讀卡方法，該系統包括數據採集器、讀卡器、射頻卡；所述數據採集器，採用ARM處理器，通過RS485通訊接口連接所述讀卡器；所述讀卡器，包括單片機和射頻電路，接收射頻卡發送的數據，同時對射頻卡進行應答；所述射頻電路設置多個信道，用於讀取射頻卡的數據和發送數據給射頻卡；所述射頻卡，採用有源RFID卡；設置有載波信號檢測功能和信道空閒評估功能，射頻卡利用載波檢測功能，用來判斷射頻卡是否進入讀卡區。本發明實現低功耗和防碰撞衝突功能，讀卡距離遠，讀卡的效率大大提高，對讀卡空間的要求降低很多。
文檔編號G06K7/00GK102110223SQ20111003373
公開日2011年6月29日 申請日期2011年1月30日 優先權日2011年1月30日
發明者林 建 申請人:福建鑫諾通訊技術有限公司